Experimentalphysiker Dmitry Budker erhält ERC Advanced Grant

13.05.2016

Mainzer Physiker bekommt EU-Förderung für die Suche nach Dunkler Materie und Dunkler Energie

(Mainz, 12. Mai 2016, lei) Prof. Dr. Dmitry Budker erhält für ein neues Projekt zur Suche nach Dunkler Materie und Dunkler Energie eine Förderung des Europäischen Forschungsrates über 2,5 Millionen Euro. Budker kam zu Jahresbeginn 2014 von der University of California, Berkeley nach Mainz. Er hat hier eine Professur für Experimentelle Atomphysik an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) inne und ist Sektionsleiter am Helmholtz-Institut Mainz (HIM). Mit einem neuen Ansatz begibt er sich auf die systematische Suche nach Teilchen, die die Dunkle Materie bilden, und nach Komponenten für die Dunkle Energie. Dunkle Materie und Dunkle Energie sind eines der großen Rätsel der Physik. Zusammengefasst auch als „Dunkler Sektor“ bezeichnet, machen sie rund 95 Prozent des Universums aus.

Der Europäische Forschungsrat (European Research Council – ERC) hat für das vorgeschlagene Projekt „Experimental Searches for Oscillating and Transient Effects from the Dark Sector“ einen ERC Advanced Grant bewilligt, die höchstdotierte Fördermaßnahme der EU, die an herausragende Forscher vergeben wird. Die Förderung wird ab 2016 für fünf Jahre gewährt. Geplant ist, ein neuartiges, auf Magnetresonanz und Magnetometrie beruhendes Experiment aufzusetzen, um Signaturen vom Dunklen Sektor aufzuspüren. „Bisher gibt es noch keine beweiskräftige Beobachtung von Teilchen oder Feldern des Dunklen Sektors“, erklärt Dmitry Budker die Ausgangslage. „Wir planen Experimente, die eine direkte Ankopplung an den Dunklen Sektor ermöglichen und damit eine systematische Suche nach den beteiligten Teilchen oder Feldern erlauben“, so Budker mit dem Hinweis darauf, dass die Experimente ganz neue Perspektiven für zahlreiche Forschungsfelder eröffnen könnten, von der Teilchenphysik bis zur Astrophysik und Kosmologie, aber auch grundlegend für eine neue Physik, die über das Standardmodell hinausgeht.

Weltweit arbeiten Wissenschaftler mit unterschiedlichen Methoden an der Erforschung der Dunklen Materie und der Dunklen Energie. Hinweise auf Dunkle Materie wurden Anfang der 1930er Jahre entdeckt, bis heute ist jedoch völlig unklar, aus was genau sie besteht. Das Universum setzt sich zu etwa einem Viertel aus Dunkler Materie zusammen, während unsere normale, sichtbare Materie nur fünf Prozent beisteuert. Den Großteil des Weltalls macht mit rund 70 Prozent die Dunkle Energie aus, die für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich ist und über die wir noch weniger wissen als über die Dunkle Materie. Budker und sein Team möchten sich nun mit bisher noch nicht eingesetzten Methoden – beruhend auf Netzwerken hochpräziser Magnetometer und Methoden mittels Kernspinresonaz – auf die Suche machen. Die Bauteile und Methoden, die im Rahmen des Projekts entwickelt werden, stellen Budker zufolge die entscheidenden Komponenten für die einmalige Suche nach einer breiten Palette möglicher Kandidaten dar.

Dmitry Budker, geboren in der früheren UdSSR, ist seit 1. Januar 2014 Universitätsprofessor für Experimentelle Atomphysik an der JGU. Die Professur wurde am Helmholtz-Institut Mainz, einer Kooperation der JGU mit dem Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GSI in Darmstadt, eingerichtet. Dmitry Budker erforscht mit seiner Arbeitsgruppe grundlegende Symmetrien und Wechselwirkungen. Er war bis 2013 Professor am Institut für Physik der University of California, wo er noch immer eine Professur an der Graduiertenschule inne hat.

ERC Advanced Grants werden an herausragende Wissenschaftler vergeben, um Projekte durchzuführen, die aufgrund ihres innovativen Ansatzes als hochriskant gelten, die dadurch aber erst neue Wege in dem jeweiligen Forschungsfeld eröffnen. Die Förderung erhalten nur Forscher, die bereits bedeutende Errungenschaften vorweisen können und die mindestens seit zehn Jahren auf international höchstem Niveau erfolgreich gearbeitet haben. Ausschlaggebend für die Förderung des ERC ist allein die wissenschaftliche Exzellenz der Forschenden und ihres Forschungsprojekts. Damit ist ein ERC Grant auch als individuelle Auszeichnung zu verstehen.

Fotos:

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Netzwerk optischer Magnetometer für die Suche nach bislang unbekannten Teilchen oder Feldern: Der Metallzylinder ist die äusserste Lage einer vierschichtigen magnetischen Abschirmung und enthält im Innern eine paraffinbeschichtete Rubidiumgaszelle als magnetischen Sensor.

Foto/©: Arne Wickenbrock, JGU

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Teil des Cosmic Axion Spin Precession Experiments (CASPEr) in Mainz: ein Aufbau mit hyperpolarisiertem Xenon

Foto/©: Arne Wickenbrock, JGU

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Univ.-Prof. Dr. Dmitry Budker

Foto/©: Stefan F. Sämmer

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Dmitry Budker

Arbeitsgruppe Quanten-, Atom- und Neutronenphysik (QUANTUM)

Institut für Physik

Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)